Группа: «Стекловидных и стеклокерамических покрытий»

Группа занимается разработкой научно-обоснованных методов и подходов для реализации жидкофазного синтеза тонких стекловидных, стеклокерамических и органо-неорганических покрытий. Основными методами являются золь-гель технология, электрофоретическое осаждение и лакокрасочная технология. Прекурсорами для золь-гель синтеза являются алкоксиды металлов (кремния, титана). Для придания материалам и покрытиям требуемых свойств используются различные допанты – соединения бора, калия, натрия, цинка, кобальта, марганца, платины и других, переходных и редкоземельных элементов.

Золь-гель синтез тонких стекловидных пленок – каталитических слоев и источников диффузии бора и гадолиния в полупроводниковые материалы.

Большая часть работы группы посвящена исследованию физико-химических процессов структурирования и пленкообразования, протекающих в золях на основе тетраэтоксисилана. В результате исследования реологических свойств золь-гель систем на основе тетраэтоксисилана, борной кислоты и соли гадолиния с добавлением малых количеств (~ 1 мас. %) органических модифицирующих добавок (полиолов) даны рекомендации по совершенствованию технологических процессов формирования гибридных органо-неорганических борсодержащих пленок, чтобы они отвечали требованиям, предъявляемым к пленкам – источникам диффузии бора и гадолиния в планарной технологии микроэлектроники.

Достоинством разработанных пленок является возможность создания с их помощью стоп-слоев при прецизионном анизотропном травлении кремния в цикле получения тонкостенных кремниевых мембран толщиной ~ 2,5±0,5 мкм, когда достигнута концентрация бора (стоп-слоя) на уровне предела его растворимости в кремнии Ns≥5·1020 см-3. Результаты получены методом вторичной ионной масспектрометрии.

Золь-гель синтез и исследование электроизоляционного стеклокерамического покрытия на основе оксидов хрома и титана и стеклосвязки для проводов малого сечения.

Традиционным направлением исследований лаборатории является золь-гель синтез и исследование стеклокерамических покрытий, которые наносят из суспензий, получаемых смешиванием золя с высокодисперсными и нанодисперными наполнителями (оксидами тугоплавких металлов, минералами). Такие покрытия при небольшой толщине (10-25 мкм) обладают более высокой электрической прочностью, особенно при высокой температуре (~300°C), чем стеклоэмалевая изоляция, сохраняя при этом достаточную механическую прочность и гибкость. Поскольку это неорганические покрытия, то они не боятся попадания горюче-смазочных материалов, опасных для органической изоляции, а также сохраняют электроизоляционные свойства при повышенном радиационном фоне.

Разработанные стеклокерамические покрытия можно применять для электроизоляции гибких обмоточных проводов малого сечения работающих в экстремальных условиях повышенной температуры и радиационного фона, например, на АЭС, а также для антикоррозионной защиты проводов из термоэлектродных сплавов, например, для термопар.

Золь-гель композиции (золь+наполнитель) пригодны для нанесения на стеклянные поверхности, например, на стеклянные баллоны электровакуумных рентгеновских трубок. Они защищают стекло от разрушения под действием рентгеновских лучей. Использование современных приемов гомогенизации суспензий перед их нанесением на защищаемую поверхность, позволяет существенно уменьшить брак на этой операции изготовления стеклянных баллонов рентгеновских трубок.

Разработка и исследование альтернативных методов получения фотокаталитических самоочищающихся пленок на основе диоксида титана с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Новизна и оригинальность работы состоят в разработке новых методов и подходов при реализации золь-гель синтеза нанокомпозиционных материалов, обладающих заданными дисперсиями показателей преломления и поглощения в широком диапазоне длин волн, в том числе в использовании новых прекурсоров – допантов и комплексов титана, а также альтернативных методов получения пленок (центрифугирование и электрофорез). Управление свойствами материала достигается как определением оптимальных условий синтеза пленок, так и путем дополнительной кристаллизующей термообработки. Новым приемом является проведение электрофореза из суспензий на основе золей.

Разработка и совершенствование золь-гель технологии изготовления противо-обрастательных покрытий, получаемых из лакокрасочных композиций.

В содружестве с Санкт-Петербургским государственным университетом разработаны противообрастательные покрытия, не содержащие высокотоксичных добавок соединений меди и олова. Эффективность действия нетоксичных добавок, ингибирующих рост морских обрастателей на 30-40 %, обеспечивается, в том числе, равномерным распределением в матрице лакокрасочного покрытия в виде наноразмерных включений.

Лакокрасочная композиция изготавливается на основе винилового сополимера с добавками эпоксидной смолы и канифоли. Для реализации задачи противодействия биообрастанию, в композицию в качестве наполнителя вводились нетоксичные оксиды ряда переходных металлов, а также соли соответствующих металлов. Используя приемы золь-гель технологии, было достигнуто замедление выщелачивания биоактивной добавки морской воде. Добавка соли равноценна дополнительному лакокрасочному слою и не вымывается в течение 3-х месяцев, увеличивая концентрацию биоактивного соединения.